MINDER DIARREE DOOR MUTATIE IN PILI VAN DARMBACTERIE E.COLI

Kinderen in ontwikkelingslanden hebben regelmatig last van diarree omdat hun darmen geïnfecteerd zijn met de bacterie Escherichia coli. Onderzoekers uit Amerika en Japan hebben nu een aantal genen ontdekt die voor de bacterie van essentieel belang zijn bij de kolonisatie van de darm (Science, 26 juni).

Bij die kolonisatie vervullen de zogeheten pili een onmisbare rol. Dit zijn draadvormige structuren die uit het oppervlak van de bacterie steken. Zonder deze pili kan een bacterie niet aan andere oppervlakken hechten, bijvoorbeeld een andere bacterie of een darmcel. En zonder die hechting kan de bacterie een darmcel niet infecteren. Mist E.coli zijn pili, dan verliest hij een groot deel van zijn vermogen om diarree te veroorzaken.

E. coli heeft de erfelijke informatie voor zijn pili opgeslagen op een plasmide, een cirkelvormig stuk DNA. Op dit plasmide liggen 14 genen die op de een of andere manier betrokken zijn bij de aanmaak van de pili. Dit pakket van 14 genen draagt de naam BFP (bundle-forming pilus). De onderzoekers - verbonden aan het Stanford University Medical Center, de San Jose State University en de University of Tokyo - brachten enkele mutaties aan in een paar van deze genen en bestudeerden de gevolgen daarvan.

Door een mutatie in het bfpA-gen en in het bfpT-gen maakte de bacterie geen pili meer aan en dat maakte hem zo goed als onschuldig. Dat bleek uit een proef waarbij vrijwilligers een vloeistof te drinken kregen met daarin enkele miljarden bacteriën. Van de dertien vrijwilligers die normale, wild-type bacteriën dronken, kregen er elf diarree. Zestien vrijwilligers werkten een drankje weg waaraan bacteriën met een mutatie in het bfpA-gen waren toegevoegd. Daarvan kregen er slechts twee diarree. Van de 14 vrijwilligers die bacteriën met een mutatie in het bfpT-gen naar binnen slikten, kregen er drie een vloeibare stoelgang. Hieruit concluderen de microbiologen dat deze bfp-genen essentieel zijn voor de virulentie van E.coli.

De onderzoekers muteerden vervolgens twee andere bfp-genen (bfpD en bfpF) om meer te weten te komen over de aanmaak van de pili. Vooral de proeven met het bfpF-gen leverden interessante resultaten. De gemuteerde bacterie maakte nog wel pili aan, maar deze waren van structuur veranderd. En daardoor veranderde het gedrag van de bacterie. Normaal bevinden de bacteriën in de darm zich in clusters, geaggregeerd via hun pili. In gunstige omstandigheden laten ze van elkaar los en gaan ze zich verspreiden. Eenmaal op een nieuwe plek aangekomen gaat een bacterie zich vermenigvuldigen en vormt hij een nieuw aggregaat dat op een gegeven moment weer uit elkaar valt. Zo kan E.coli snel de hele darm bevolken en infecteren.

De E.coli bacteriën met een mutatie in hun bfpF-gen vormen wel aggregaten (ze hebben dus wel pili), maar eenmaal aan elkaar laten ze niet meer los van elkaar. En daarmee neemt de virulentie van de bacteriën drastisch af, want van de 13 vrijwilligers die een vloeistof dronken met daarinbfpF-gemuteerde bacteriën, kregen er slechts vier diarree. Volgens de auteurs van het Science-artikel moeten de pili hun structuur veranderen willen ze loslaten van elkaar. Bij de bfpF-mutanten blijft die verandering uit.

    • Marcel aan de Brugh